大数据支持下高中物理课堂精准教学的有效落实

吴宜文

(福建省闽清高级中学,福建 福州 350800)

基金项目：福建省闽清县教育科学研究“十四五”规划2023年度立项课题“大数据背景下高中物理学科精准教学的策略研究”的成果(课题编号:MQ202306Z)

随着科学技术的迅速发展,人们逐渐进入到信息化和智能化时代,大数据技术是一个典型代表,对教育教学有所影响,对传统课堂教学内容、流程与形式均带来更多的新思路.高中物理教师在课堂教学中同样如此,需在大数据支持下制定整体课堂教学规划,师生、生生之间通过多媒体技术同教育资源联系起来,借此帮助学生学习好物理这门课程.

1 合理采用大数据技术,精准引发学生兴趣

在以往的高中物理教学中,大部分教师都采用照本宣科的模式,学生极易产生抵触心理,影响学习兴趣,导致对物理知识的学习较为被动与机械,学习效率不高,课堂教学效果一般.为解决这些问题,高中物理教师可从大数据视角出发,以大数据为基本立足点,精准诱发学生的学习兴趣与内在动力,使其学习态度由被动转变为主动,为精准教学做好铺垫[1].

比如,在实施“加速度”教学时,教师先利用大数据技术,从网络上搜集以下动画:拖拉机2秒内速度从0变到2 m/s,自行车5秒时间速度从0变到10 m/s,飞机2秒内速度从0变到100 m/s.要求学生一边观看,一边判断速度变化得快,使其通过比较发现相同时间内速度变化大的运动变化快,相同速度变化量所用时间少的变化快.设疑:不同时间、不同速度变化,该如何比较快慢?由此引出本节课的新内容——加速度.接着,教师引领学生结合以往学习速度所用的方法得出加速度的概念,初步学会运用比值法比较速度变化得快慢,然后指导他们运用木条、毛巾和小车演示小车速度变化快慢的不同表示方式,结合小车运动情况来定性地表示速度变化快慢,使其根据实验得出加速度的物理意义.

2 善于利用大数据技术,物理课堂精准有效

大数据是一个较为抽象的概念,以信息技术为依托,辅以网络资源和数据等,属于典型的现代化产物,对多个行业与领域均产生一定的影响.在大数据支持下的高中物理课堂教学中,为实现精准教学,教师需要善于利用大数据技术,提升教学行为、内容与流程的精准性与有效性,且适当转变物理知识呈现形式,易于学生理解和接受,提高他们的学习效率.

此时,在开展“自由落体运动”教学时,教师先利用大数据技术搜集一些生活中常见的落体现象,如春天的细雨蒙蒙,夏天的暴雨倾盆,秋天的黄叶飘落,冬天的雪花纷飞,等等.讲述:在现实世界中不同物体进行落体运动时,下落速度的快慢往往是不一样的,如苹果与树叶会同时从苹果树上下落吗?重的物体是否肯定比轻的物体下落快?如何证明各自的观点?组织学生进行讨论:物体在下落过程影响运动情况的因素有哪些?质量重的物体下落速度是否比质量轻的快?指引他们拿出两个一样的硬币及两张同硬币表面大小一样的纸张,其中一个揉为团,按照数学中排列组合的原则实验,使之均从同一高度自由下落,观察硬币和纸的下落快慢情况,使其得出结论:物体下落过程的运动情况与物体质量没有关系.

3 借助大数据技术优势,推动学生精准发展

高中物理教师可基于大数据视角出发,根据学生的实际情况推送不同的学习内容,让其根据个人能力选择学习任务与目标,从而推动他们精准发展,缩小彼此之间的差异.

例如,在进行“动能和动能定理”教学时,动能具有瞬时性,是指力在一个过程中对物体所做的功等于在这个过程中动能的变化,动能是状态量,无负值.动能定理描述的是物体动能的变化量与合外力所做的功的关系,具体内容为合外力对物体所做的功,等于物体动能的变化量.面对这一概念,部分学生的理解可能存在一些问题,不过有的学生则能够对动能定理完整理解,但在解题中不会使用公式W合=ΔEk,他们在学习过程中表现及疑难点通常有所差异.这时教师需借助大数据技术将本章节的知识内容进行重新整合,包括从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理的过程、动能定理的物理意义、运用动能定理解题的技巧等,学生个人需要自由选择,辅助他们加以巩固个人弱点.

4 科学应用大数据技术,积极打造精准课堂

在大数据支持下的高中物理教学中,涵盖的数据信息相当丰富,教师应对这些教学资源进行适当加工与整合,对数量庞大的互联网信息精炼处理,为学生找到适合实际学习需求的教学资源,避免他们在搜集与会的学习资源时花费太多时间和精力.另外,高中物理教师在日常教学中需格外注重学生遇到的障碍与疑难点,给予及时点拨与指导,打造精准课堂[2].

在这里,以“力的合成”与“力的分解”教学为例,教师先通过大数据技术播放“曹冲称象”的视频,设问:曹冲是怎样“称出”大象重量的?采用的是什么方法?学生知道是用石头代替大象,称出石头的重量就知道大象的体重,这是等效替代法.让学生思考生活中还有哪些也是利用这种替代的关系,鼓励他们自由发挥,分享一些常见的替代关系.接着,教师在多媒体课件中以小孩和大人提水、人和大象拉木材、两根绳子和一根绳子吊着灯泡为例,讲述这些情况下用一个力代替几个力,引导学生尝试自己归纳合力和分力的定义,引出问题:合力与分力之间是什么关系?利用信息技术手段同步展示上述几种受力情况的示意图,使其发现求几个力的合力过程叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解,助推他们理解合力与分力.

5 巧妙运用大数据技术,精准破解课堂难题

在大数据支持下的高中物理教学中,教师可利用大数据技术了解学生的不解之处,借助多媒体手段形象生动地展示知识要点,精准破解教学难题,辅助他们更好地理解与内化知识[3].

举个例子,在“牛顿第一运动定律”教学实践中,本节课的知识难点是牛顿第一定律的内涵,即为揭示出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因.推翻亚里士多德的错误观点,改变人类的自然观和世界观,为进一步探究力和运动之间的定量关系指明方向,揭示物体存在惯性、确立惯性参考系,以此为基础建立牛顿第二定律.在本节课教学过程中,教师可以借助大数据技术实时监督与分析学生的交流情况,记下他们在整个学习中的表现,建立相应的学习档案.当学生在学习中遇到障碍时,如力与运动之间的关系、惯性的概念、通过惯性解释自然现象等,教师可通过大数据技术及时掌握他们的学习动向与情况,对学习进度与态度进行评估,家长也可以实时跟踪学生的学习情况,及时与教师沟通、处理.

6 灵活使用大数据技术,推动学生精准学习

在大数据支持下的高中物理教学过程中,教师需充分借助大数据技术来打造高效物理课堂,安排好各项教学活动,同时结合他们的生活实际进一步提高物理教学的现实意义.对此,高中物理教师在具体的课堂教学中,应当灵活使用大数据技术,以学生的实际生活为基本立足点整合教学内容,推动他们精准、高效地学习物理知识,使其在课堂上学习效果更佳.

比如,在“牛顿第三运动定律”教学中,本节课以学习作用力与反作用力之间的关系为主,教师可先展示一个鸡蛋与石头相碰的画面,鼓励学生猜测可能出现的情况,结合实际现象引出问题:为什么鸡蛋会碎,而石头不会碎?使其仔细搜索后讨论答案,让他们积极学习新课内容.之后,教师展示生活中常见的水杯放在桌面上、踢足球与击掌等画面,提出问题:当你击掌时双手会产生什么感觉?踢足球时脚会产生什么感觉?在桌面上静放的水杯,获得桌面支持力时桌面是否出现变化?学生结合生活经验将会回答:手会有麻麻的感觉,脚会痛,桌面因杯子对它的压力而发生形变.使其意识到力的作用是相互的,提出作用力与反作用力的概念,让他们探索作用力和反作用力之间的关系.

7 巧妙应用大数据技术,精准实施实验教学

在整个高中物理课程体系中,实验教学同理论知识一起构建成完整的物理知识体系.但是,在以往的高中物理实验教学中,容易受到实验环境、条件与资源等因素的限制,不少实践环节都难以确保每位学生都参与其中,影响他们对理论知识的正常学习、理解与掌握.对此,高中物理教师可巧妙应用大数据技术优化实验教学的形式,对部分物理实验进行仿真或者模拟,精准实施实验教学,引发学生的求知渴望,让他们高效探究与发现物理科学现象[4].

例如,在展开“磁场及其描述”教学时,教师先提出问题:磁铁是否为磁场的唯一来源?利用大数据技术在多媒体设备上演示“奥斯特”实验,由学生观察通电前后的磁针指向,分析原因且体会到磁铁周围与电流周围均存在着磁场,使其结合牛顿第三定律说明磁针对电流也有力的作用,让他们猜想是否能够通过实验获得更为明显的验证.接着,教师现场演示“磁极对电流的作用”实验,学生可以看到通电后,静止的线圈在磁极中发生摆动,让他们得出“磁极对电流能够产生力的作用”的结论.之后,教师借助大数据技术在课件中演示:两条平行直导线,当通以同向或反向电流时,两导线间相互作用,学生可以看到通以同向电流时,两条平行直导线相互吸引,通以反向电流时相互排斥,让他们发现电流和的电流之间可以通过磁场产生相互作.

在大数据支持下的高中物理教学活动中,教师需极力发挥出大数据技术的优势,高度重视对数据的采集和使用,并合理借助信息技术手段优化教学,为学生带来优质的教学服务,促进精准教学的有效落实,提高学生的物理知识水平与学习能力.